WO2012141427A2 - 다상 토크컨버터를 포함하는 지게차 및 중장비용 동력전달장치 - Google Patents

다상 토크컨버터를 포함하는 지게차 및 중장비용 동력전달장치 Download PDF

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WO2012141427A2
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강성욱
오태경
전재영
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현대티앤에이(주)
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Definitions

  • the present invention relates to a power transmission device for a forklift and a heavy equipment including a multi-phase torque converter, and more particularly, a multi-phase torque converter in which a fixed reactor and a drive reactor are combined, and connected to a drive reactor to transfer power to the transmission side.
  • the present invention relates to a power transmission device for a forklift and a heavy equipment including a multiphase torque converter having a new structure consisting of a gear train.
  • the automatic transmission includes a torque converter, a transmission gear mechanism connected to the torque converter, a hydraulic control circuit for selectively operating a gear of the transmission gear mechanism according to the driving state of the vehicle, and the like.
  • the torque converter is an impeller that is rotated in direct connection to the crankshaft of the engine, a turbine that is directly connected to the input shaft of the automatic transmission and is opposed to the impeller, and starts the impeller within a certain operating range to transfer the kinetic energy to the turbine and recover the oil It is composed of a fixed reactor for changing the direction of to increase the rotational force of the impeller again.
  • the torque converter includes a casing 100 connected to the engine side, a pump-type impeller 102 connected to each other by welding with the casing 100, and an engine power, and a casing ( A turbine 104 rotatably disposed in a constant interior space of 100 and a stationary reactor 106 disposed between the turbine and the impeller to redirect the oil flow, wherein the stationary reactor 106 comprises: The oil is filled in the casing 100 and the impeller 102 while being manufactured in a fixed structure by the one-way clutch 108.
  • the conventional conventional torque converter has only one fixed reactor inside, and can multiply the input torque from the engine by three times by using the reaction force of the reactor.
  • the torque converter has the advantage of overcoming a large load torque with a small driving torque, that is, the torque ratio of the torque converter has a feature that is greater than 1, and the reason for this characteristic is the fact that it is generated from the casing through the element called a reactor This is because reaction force is applied to the flow field.
  • the efficiency of the torque converter is defined as the ratio of the output power to the input power, which can also be expressed by multiplying the speed ratio of the torque converter by the torque ratio, and thus the torque ratio at a given speed ratio to improve the efficiency of the torque converter. It is necessary to improve the value of, but in order to further improve the torque ratio of the torque converter, it is necessary to improve the magnitude of the reaction torque acting on the flow field from the casing.
  • the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, by additionally equipped with a drive reactor in addition to the fixed reactor, by allowing the drive reactor receives the torque from the turbine to directly drive the gear train internal gearbox, As well as the reaction force of the fixed reactor, the driven reactor directly drives the gear train side of the transmission, increasing engine torque multiplication by more than five times by adjusting the gear ratio of the added gear train, and meeting the target specifications of maximum speed and maximum traction. It is an object of the present invention to provide a power transmission device for a forklift and a heavy equipment including a multi-phase torque converter.
  • the present invention for achieving the above object is a multiphase comprising a casing having an internal space for turbine installation, an impeller coupled to each other and facing the casing, and a turbine opposed to the blade of the impeller in the casing and rotatably arranged
  • a forklift and a heavy-duty power transmission device including a torque converter comprising: a fixed reactor rotatably arranged by a first one-way clutch bearing adjacent to the impeller side and fixed at a predetermined position; A drive type reactor adjacent to the turbine side and connected to the second output shaft by a second one-way clutch; A first output shaft connected to an output end of the turbine; A first gear train of the transmission connected to an end of the first output shaft; A second gear train connected to the distal end of the second output shaft and configured to receive the output of the driven reactor to double the torque to the first gear train; A pair of first-stage clutches for transmitting power of the first and second output shafts to the final output shaft via the first and second gear trains; It provides a power transmission device fork
  • the first gear train comprises: a 1-1 gear connected to the first output shaft; First and second gears connected to the first-first gear so as to be capable of power transmission; A first gear gear meshing with the first gear gear; A final gear that meshes with the first gear to transfer power to a final output shaft; Characterized in that consisting of.
  • the second gear train comprises: a 2-1 gear connected to the second output shaft; A medium shifting gear meshed with the second gear; A second-2 gear meshing with the intermediate gear; A second and third gear coaxially connected to the second and second gears, the second and third gears being coupled to the first and first gears so as to be capable of power transmission by the first and second gears; Characterized in that consisting of.
  • the second gear and the second gear is characterized in that integrally formed while having the tooth width for the second gear and the second gear for the second gear.
  • the gear ratio of the second gear, the second gear, and the second gear of the second gear train for transmitting the driving force of the driven reactor to adjust the torque multiplication ratio of the torque converter is characterized by being adopted as an adjustable.
  • the impeller is made of a structure in which a plurality of blades are integrally formed on the inner surface through aluminum casting and processing, the outer peripheral surface is in close contact with the outer peripheral surface of the casing is characterized in that assembled by bolts.
  • the surface of the casing and the impeller as a coating layer for preventing oxidation the powder of any one of ceramic powder, chromium oxide powder, aluminum oxide powder, titanium dioxide powder, yttrium oxide powder, zirconia powder, chromium-nickel powder is sprayed It is characterized by being coated.
  • the present invention provides the following effects.
  • the reaction force of the stationary reactor as well as the driving force of the driven reactor driven by the turbine is directly
  • a high torque multiplication effect of up to 5 times or more can be obtained.
  • the impeller and the casing is conventionally welded to each other to produce an integrated structure
  • the blades inside are also manufactured in a structure that welds each structure individually
  • the impeller and the casing according to the present invention is manufactured through aluminum casting and processing bolts Since the inner blade is separately manufactured and assembled by casting, there is no need for welding process, quality control of each part is easy, and certain performance can be expected, and maintenance and replacement for each part is easy. There is an easy advantage.
  • the additional torque multiplication by the driven reactor is possible, so that even if the engine torque for satisfying the traction force required by the vehicle is small, the required specification can be satisfied, and the cost reduction and fuel economy can be expected by reducing the engine displacement. .
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a multiphase torque converter structure of a power transmission device for forklift and heavy equipment according to the present invention
  • FIG. 2 is a power transmission system diagram of a power transmission device for a forklift and a heavy equipment including a multiphase torque converter according to the present invention
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an embodiment of a gear train combination of a power transmission device for a forklift and a heavy equipment including a multiphase torque converter according to the present invention
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing another embodiment of a gear train combination of a power transmission device for a forklift and a heavy equipment including a multiphase torque converter according to the present invention
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a torque converter applied to a conventional forklift and a power transmission device for heavy equipment;
  • Figure 6 is a power transmission system diagram of a conventional power transmission device for forklifts and heavy equipment.
  • the drive reactor in addition to the fixed reactor in the torque converter, the drive reactor is additionally mounted, and the drive reactor is directly connected to the gear train separately provided in the transmission so that not only the reaction force of the fixed reactor but also the drive reactor directly drives the gear train side of the transmission.
  • the engine torque multiplication can be increased by five times or more, and the two-stage clutch has been applied to the first stage clutch by simplifying the conventional one. There is this.
  • the torque converter includes a casing 10 having an inner space for installing a turbine, an impeller 12 coupled to each other and facing the casing 10, and a casing 10.
  • the turbine 16 basically includes a turbine 16 opposed to the blade 14 of the impeller 12 and rotatably arranged.
  • the impeller 12 is manufactured through aluminum casting and processing, the inner surface of the plurality of blades 14 is produced in a structure that is integrally formed when casting, the casing 10 is also cast aluminum
  • the impeller 12 and the casing 10 which are separately provided in this way are assembled in such a way that the outer circumferential surfaces are in close contact with each other and are detachably assembled by bolts 58, thereby making the internal components (reactor, blade, turbine, etc.) It provides easy quality control and easy maintenance and replacement for each part.
  • the surfaces of the casing 10 and the impeller 12 may be exposed to the outside to cause oxidation or corrosion on the surface thereof, such as ceramic powder, chromium oxide powder, aluminum oxide powder, titanium dioxide powder, and acid white. It is preferable to spray the powder of any one of the nium powder, the zirconia powder and the chromium-nickel powder on the surfaces of the casing 10 and the impeller 12 to form an anti-oxidation coating layer (not shown).
  • the stationary reactor 20 is rotatably arranged by a first one-way clutch bearing 18 fixed to a predetermined position while being adjacent to the inside of the impeller 12, and the output end of the turbine 16 transmits power to the transmission side.
  • the first output shaft 22 is connected.
  • a driven reactor 26 connected to the second output shaft 28 via the second one-way clutch 24 is further mounted inside the turbine 16.
  • the driving reactor 26 is in a state of being arranged side by side facing the fixed reactor 20.
  • the first gear train 30 is connected to the end of the first output shaft 22 as a means for transmitting the power of the turbine 16 to the transmission.
  • the first-first gear 31 is coaxially mounted at the end of the first output shaft 22 as one configuration of the first gear train 30.
  • the first-first gear 31 is connected to the first-second gear 32 so that the power can be transmitted via the first first-stage clutch 52, and the first-second gear 32 is the first-third gear.
  • the final gear 34 which transmits power to the final output shaft 56 is engaged with the first to third gear 33.
  • the output of the driven reactor 26 is received at the end of the second output shaft 28 connected through the driven reactor 26 and the second one-way clutch 24 to torque the first gear train 30.
  • the second gear train 40 is connected to deliver the double.
  • the second-first gear 41 is coaxially connected to the end of the second output shaft 28, and the second-first gear 41 has a medium switching gear.
  • the second gear 42 is engaged with the intermediate gear 44.
  • the second and second gears 42 are coaxially connected to the second and second gears 43, and the second and third gears 43 are connected to the first and second clutches 54 through the first-first clutch.
  • the first gear 31 of the first gear train 30 is engaged with the third gear 33 so as to be capable of transmitting power, and the second and third gears 43 are engaged with each other.
  • each of the second gear 41, the intermediate gear 44, and the second gear 42 of the second gear train 40 which transmits the driving force of the driven reactor 26, respectively.
  • the first-first gear 31 coaxially connected to the distal end of the first output shaft 22 rotates, followed by the first-first.
  • the first and second gears 32 connected to the first gear 31 and the first first stage clutch 52 so as to transmit power are rotated, and at the same time, the first and second gears 32 engaged with the first and second gears 32 are rotated.
  • the three gears 33 transmit power to the final gear 34, and finally power is applied to the final output shaft 56 of the transmission.
  • the power output from the drive-type reactor 26 is transmitted to the 1-1 gear 31 which rotated by the power output from the turbine as mentioned above, and the rotation torque is doubled, and the double rotation torque is Finally, the torque is applied to the final output shaft 56 of the transmission by passing through the 1-2 gear 32, the 1-3 gear 33, and the final gear 34 in turn. Can be multiplied up to 5 times higher torque.
  • the reaction force of the stationary reactor as well as the driving force of the driven reactor driven by the turbine is directly
  • a high torque multiplication effect of up to 5 times or more can be obtained.
  • the output by the driven reactor can provide a high torque multiplication effect of up to 5 times or more as a torque multiplication effect on the final output shaft, the engine torque to satisfy the traction force required by the vehicle is increased. Even if it is small, it can meet the required specifications, and it is expected to reduce the cost and fuel economy by reducing the engine displacement.
  • first output shaft 24 second one-way clutch

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Abstract

본 발명은 다상 토크컨버터를 포함하는 지게차 및 중장비용 동력전달장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고정형 리액터와 구동형 리액터가 조합된 다상 토크컨버터와, 구동형 리액터와 연결되어 동력을 변속기측으로 전달하는 기어열로 이루어진 새로운 구조의 다상 토크컨버터를 포함하는 지게차 및 중장비용 동력전달장치에 관한 것이다. 즉, 본 발명은 고정형 리액터 이외에 구동형 리액터를 추가로 장착하고, 이 구동형 리액터가 터빈으로부터의 토크를 받아 변속기 내부 기어열을 직접 구동시킬 수 있도록 함으로써, 고정형 리액터의 반력 뿐만 아니라 구동형 리액터가 직접 변속기측 기어열을 구동함에 따라 엔진 토크 증배를 5배 이상 증가시킬 수 있고, 최고 속도 및 최대 견인력의 목표사양을 만족시킬 수 있도록 한 다상 토크컨버터를 포함하는 지게차 및 중장비용 동력전달장치를 제공하고자 한 것이다.

Description

다상 토크컨버터를 포함하는 지게차 및 중장비용 동력전달장치
본 발명은 다상 토크컨버터를 포함하는 지게차 및 중장비용 동력전달장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고정형 리액터와 구동형 리액터가 조합된 다상 토크컨버터와, 구동형 리액터와 연결되어 동력을 변속기측으로 전달하는 기어열로 이루어진 새로운 구조의 다상 토크컨버터를 포함하는 지게차 및 중장비용 동력전달장치에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 자동변속기는 토크컨버터와, 토크 컨버터에 연결된 변속기어 메커니즘과, 차량의 운행 상태에 따라 변속기어 메커니즘의 기어를 선택적으로 작동시키는 유압 제어 회로 등을 포함하여 구성되어 있다.
상기 토크컨버터는 엔진의 크랭크샤프트에 직결되어 회전되는 임펠러와, 자동변속기의 입력축에 직결되고 임펠러와 대향되도록 설치된 터빈과, 일정한 작동 범위 내에서 임펠러를 출발하여 터빈에 운동에너지를 전달하고 회수되는 오일의 방향을 전환하여 다시 임펠러의 회전력을 증대하도록 하는 고정형 리액터 등으로 구성되어 있다.
다시 말해서, 첨부한 도 5에서 보듯이 토크컨버터는 엔진측과 연결되는 케이싱(100)과, 케이싱(100)과 용접에 의하여 상호 접합되어 엔진 동력을 전달받는 펌프형 임펠러(102)와, 케이싱(100)의 일정한 내부공간에 회전 가능하게 배치되는 터빈(104)과, 그리고 오일 흐름의 방향을 바꾸어주도록 터빈과 임펠러 사이에 배치되는 하나의 고정형 리액터(106)를 포함하고, 고정형 리액터(106)는 일방향 클러치(108)에 의하여 고정된 구조로 제작되는 동시에 케이싱(100) 및 임펠러(102)의 내부에는 오일이 채워진다.
따라서, 엔진 동력을 전달받은 임펠러(102)에서 흘러나온 오일이 터빈(104)으로 들어가 터빈(104)에 회전력을 발생시킨 후 고정형 리액터(106)로 들어가면, 고정형 리액터(106)에서의 오일은 그 방향을 바꾸어 다시 임펠러(102)로 흘러 들어감으로써, 고정형 리액터가 분담하는 만큼 터빈(104)의 회전력(출력 축)과 임펠러(102)의 회전력(입력 축)간의 차이가 발생하여 토크의 변환이 이루어지고, 결국 터빈으로부터 변속기의 기어열로 동력이 전달된다.
즉, 첨부한 도 6에 도시된 바와 같이 터빈(104)으로부터 출력축(109)을 거쳐 기어열(110)로 동력이 전달되면, 한 쌍의 2단 클러치(112)에 의하여 동력이 최종출력축(114)으로 전달된다.
위와 같이 일반적인 종래의 토크컨버터는 내부에 고정형 리액터(Reactor) 한 개 만이 존재하며, 이 리액터의 반력을 이용하여 엔진으로부터의 입력토크를 3배 수준으로 증배 가능하다.
이와 같이, 토크컨버터는 작은 구동 토크로 큰 부하토크를 이길 수 있다는 장점 즉, 토크컨버터의 토크비가 1보다 큰 값을 보이는 특징이 있으며, 이러한 특징이 나타나는 이유는 리액터라는 요소를 통해 케이싱으로부터 발생되는 반력 토크가 유동장에 작용되기 때문이다.
대개, 토크컨버터의 효율은 입력 파워에 대한 출력 파워의 비율로 정의되는데, 토크 컨버터의 속도비와 토크비를 곱하여 표현될 수도 있고, 그에 따라 토크 컨버터의 효율을 향상시키기 위해서는 주어지는 속도비에서 토크비의 값을 향상시키면 되지만, 토크컨버터의 토크비를 더욱 크게 향상시키기 위해서는 케이싱으로부터 유동장에 작용하는 반력 토크의 크기를 향상시켜야 한다.
그러나, 케이싱에 고정된 고정형 리액터 한 개만으로는 토크비를 증대하기 위한 반력 토크 크기를 향상시키는 것에는 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 고정형 리액터 이외에 구동형 리액터를 추가로 장착하고, 이 구동형 리액터가 터빈으로부터의 토크를 받아 변속기 내부 기어열을 직접 구동시킬 수 있도록 함으로써, 고정형 리액터의 반력 뿐만 아니라 구동형 리액터가 직접 변속기측 기어열을 구동함에 따라 엔진 토크 증배를 추가된 기어열의 기어비를 조정함에 따라 5배 이상 증가시킬 수 있고, 최고 속도 및 최대 견인력의 목표사양을 만족시킬 수 있도록 한 다상 토크컨버터를 포함하는 지게차 및 중장비용 동력전달장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 터빈 설치를 위한 내부공간을 갖는 케이싱과, 케이싱과 서로 마주보며 상호 결합되는 임펠러와, 케이싱내에 임펠러의 블레이드와 대향되며 회전 가능하게 배열되는 터빈을 포함하는 다상 토크컨버터를 포함하는 지게차 및 중장비용 동력전달장치에 있어서, 상기 임펠러측에 인접되면서 소정 위치에 고정되는 제1일방향 클러치베어링에 의하여 회전 가능하게 배열되는 고정형 리액터와; 상기 터빈측에 인접되면서 제2일방향 클러치에 의하여 제2출력축과 연결되는 구동형 리액터와; 상기 터빈의 출력단과 연결되는 제1출력축과; 상기 제1출력축의 말단에 연결되는 변속기의 제1기어열과; 상기 제2출력축의 말단에 연결되어, 구동형 리액터의 출력을 전달받아 제1기어열에 토크를 배가되게 전달하는 제2기어열과; 제1 및 제2출력축의 동력을 제1 및 제2기어열을 통하여 최종출력축에 전달하는 한 쌍의 1단 클러치; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다상 토크컨버터를 포함하는 지게차 및 중장비용 동력전달장치를 제공한다.
본 발명에 따른 제1기어열은: 제1출력축에 연결되는 제1-1기어와; 상기 제1-1기어와 첫번째 1단 클러치에 의하여 동력 전달 가능하게 연결되는 제1-2기어와; 상기 제1-2기어와 맞물리는 제1-3기어와; 상기 제1-3기어와 맞물려 최종출력축에 동력을 전달하는 파이널기어; 로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 제2기어열은: 제2출력축과 연결되는 제2-1기어와; 상기 제2-1기어와 맞물리는 방향전환용 매개기어와; 상기 매개기어와 맞물리는 제2-2기어와; 상기 제2-2기어와 동축으로 연결되고, 제1-3기어와 두번째 1단 클러치에 의하여 동력 전달 가능하게 연결되는 동시에 제1-1기어와 맞물리는 제2-3기어; 로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 구현예로서, 상기 제2-2기어와 제2-3기어는 제2-2기어용 치폭과 제2-3기어용 치폭을 동시에 가지면서 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 구현예로서, 토크컨버터의 토크 증배 비율을 조정시킬 수 있도록 상기 구동형 리액터의 구동력을 전달하는 제2기어열의 제2-1기어와, 매개기어와, 제2-2기어는 기어비 조절 가능한 것으로 채택되는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 임펠러는 알루미늄 주조 및 가공을 통하여 내면에 복수의 블레이드가 일체로 형성된 구조로 제작되어, 그 외주면이 케이싱의 외주면과 밀착되어 볼트로 조립되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 케이싱 및 임펠러의 표면에는 산화방지용 코팅층으로서, 세라믹 분말, 산화크롬 분말, 산화알루미늄 분말, 이산화티타늄 분말, 산화이트늄 분말, 지르코니아 분말, 크롬-니켈 분말 중 어느 한 종류의 분말이 용사되어 코팅되는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 한 개의 고정형 리액터의 반력을 이용하여 증배된 엔진 토크를 터빈이 변속기 기어열에 전달하는 기존 구조에 비하여, 고정형 리액터의 반력 뿐만 아니라 터빈에 의해 구동되는 구동형 리액터의 구동력이 직접적으로 변속기측 기어열에 더 전달되는 구조를 채택함에 따라, 최대 5배 이상의 높은 토크 증배 효과를 얻을 수 있다.
또한, 기존에는 임펠러와 케이싱이 상호 용접되어 일체형 구조로 제작되고, 내부의 블레이드도 낱개의 구조를 일일이 용접하는 구조로 제작되었으나, 본 발명에 따른 임펠러 및 케이싱이 알루미늄 주조와 가공을 통해 제작되어 볼트 등으로 분리 가능하게 조립되고, 내부 블레이드도 주조에 의하여 별도 제작되어 조립됨에 따라 용접공정이 필요없고 각 부품의 품질 관리가 용이하며, 일정한 성능을 기대할 수 있고, 각 부품을 대상으로 정비 및 교체가 용이한 장점이 있다.
이렇게 구동형 리액터에 의한 추가적인 토크 증배가 가능하여, 차량에서 요구하는 견인력을 만족하기 위한 엔진 토크가 작더라도, 요구 제원을 충족 시킬 수 있고, 엔진 배기량 축소에 따른 비용 절감 및 연비 저감을 기대할 수 있다.
또한, 기존에는 차량에서 요구하는 견인력과 최고 속도를 만족시키기 위해, 2단 클러치를 이용한 2단 이상의 변속단수를 가져야 하는 반면, 본 발명에서는 충분한 엔진 토크 증배 효과로써 1단 클러치만을 사용하여도 요구하는 견인력과 최고 속도를 만족시킬 수 있고, 1단 클러치를 사용함에 따른 제작 비용 저감도 도모할 수 있다.
또한, 변속기 내부에 1단의 클러치만가 적용됨에 따라 2단 클러치가 적용된 기존 구조에서 처럼 주행 중 변속을 해야하는 불편함을 제거하여 편의성을 증대할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 지게차 및 중장비용 동력전달장치의 다상 토크컨버터구조를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 다상 토크컨버터를 포함하는 지게차 및 중장비용 동력전달장치의 동력전달계통도,
도 3은 본 발명에 따른 다상 토크컨버터를 포함하는 지게차 및 중장비용 동력전달장치의 기어열 조합에 대한 일 실시예를 나타내는 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 다상 토크컨버터를 포함하는 지게차 및 중장비용 동력전달장치의 기어열 조합에 대한 다른 실시예를 나타내는 단면도,
도 5는 종래의 지게차 및 중장비용 동력전달장치에 적용되는 토크컨버터를 나타내는 단면도,
도 6은 종래의 지게차 및 중장비용 동력전달장치의 동력전달계통도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 토크컨버터내에 고정형 리액터 이외에 구동형 리액터를 추가로 더 장착하는 동시에 구동형 리액터를 변속기에 별도로 구비된 기어열에 직결시켜서 고정형 리액터의 반력 뿐만 아니라 구동형 리액터가 직접 변속기측 기어열을 구동시킴에 따라, 엔진 토크 증배를 5배 이상 증가시킬 수 있도록 한 점, 그리고 기존에 2단 이상의 클러치가 적용되던 것을 1단 클러치로 단순화하여 최고 속도 및 최대견인력의 목표사양을 만족시킬 수 있는 점 등에 주안점이 있다.
첨부한 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 토크컨버터는 터빈 설치를 위한 내부공간을 갖는 케이싱(10)과, 케이싱(10)과 서로 마주보며 상호 결합되는 임펠러(12)와, 케이싱(10)내에 임펠러(12)의 블레이드(14)와 대향되며 회전 가능하게 배열되는 터빈(16)을 기본적으로 포함하고 있다.
본 발명에 따르면, 상기 임펠러(12)는 알루미늄 주조 및 가공을 통하여 제작되되, 그 내면에 복수의 블레이드(14)가 주조시 일체로 형성되는 구조로 제작되고, 상기 케이싱(10)도 알루미늄 주조 등의 공법을 통하여 제작되며, 이렇게 별도로 구비된 임펠러(12)와 케이싱(10)은 그 외주면끼리 밀착되어 볼트(58)에 의하여 분리 가능하게 조립됨으로써, 내부 구성부품(리액터, 블레이드, 터빈 등)의 품질 관리가 용이하고, 각 부품을 대상으로 정비 및 교체가 용이한 장점을 제공하게 된다.
이때, 상기 케이싱(10) 및 임펠러(12)의 표면은 외부로 노출되는 부분이 되어 그 표면에 산화 또는 부식이 발생할 수 있으므로, 세라믹 분말, 산화크롬 분말, 산화알루미늄 분말, 이산화티타늄 분말, 산화이트늄 분말, 지르코니아 분말, 크롬-니켈 분말 중 어느 한 종류의 분말을 케이싱(10) 및 임펠러(12)의 표면에 용사시켜 산화방지용 코팅층(미도시됨)을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 고정형 리액터(20)는 임펠러(12)의 내측에 인접되면서 소정 위치에 고정되는 제1일방향 클러치베어링(18)에 의하여 회전 가능하게 배열되고, 상기 터빈(16)의 출력단에는 변속기쪽에 동력을 전달하는 제1출력축(22)이 연결된다.
특히, 첨부한 도 1 및 도 2에서 보듯이, 상기 터빈(16)의 내측에는 제2일방향 클러치(24)를 매개로 제2출력축(28)과 연결되는 구동형 리액터(26)가 더 장착되며, 구동형 리액터(26)는 고정형 리액터(20)와 서로 마주보면서 나란히 배열되는 상태가 된다.
이때, 상기 제1출력축(22)의 말단에는 터빈(16)의 동력을 변속기로 전달하기 위한 수단으로서 제1기어열(30)이 연결된다.
보다 상세하게는, 첨부한 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제1기어열(30)의 일 구성으로서 제1출력축(22)의 말단에 제1-1기어(31)가 동축으로 장착되고, 제1-1기어(31)에는 첫번째 1단 클러치(52)를 매개로 동력 전달 가능하게 제1-2기어(32)가 연결되며, 제1-2기어(32)에는 제1-3기어(33)가 맞물리는 동시에 제1-3기어(33)에는 최종출력축(56)에 동력을 전달하는 파이널기어(34)가 맞물리게 된다.
여기서, 상기 구동형 리액터(26)와 제2일방향 클러치(24)를 매개로 연결된 제2출력축(28)의 말단에는 구동형 리액터(26)의 출력을 전달받아 제1기어열(30)에 토크를 배가되게 전달하는 제2기어열(40)이 연결된다.
즉, 제2기어열(40)의 일 구성중 제2출력축(28)의 말단에 제2-1기어(41)가 동축으로 연결되고, 제2-1기어(41)에는 방향전환용 매개기어(44)가 맞물리는 동시에 매개기어(44)에는 제2-2기어(42)가 맞물리게 된다.
또한, 상기 제2-2기어(42)에는 제2-3기어(43)가 동축으로 연결되는 바, 이 제2-3기어(43)는 두번째 1단 클러치(54)를 매개로 제1-3기어(33)와 동력 전달 가능하게 연결되고, 또 상기 제2-3기어(43)에는 상기한 제1기어열(30)의 제1-1기어(31)가 맞물리게 된다.
이때, 상기 구동형 리액터(26)의 구동력을 전달하는 제2기어열(40)의 제2-1기어(41)와, 매개기어(44)와, 제2-2기어(42)에 대한 각 기어비를 조절하여, 토크컨버터의 토크 증배 비율을 조정시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 첨부한 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제2-2기어(42)와 제2-3기어(43)를 하나의 기어로 통합시킬 수 있으며, 구체적으로는 제2-2기어용 치폭(45)과 제2-3기어용 치폭(46)이 폭방향을 따라 일체로 형성되도록 하여, 제2-2기어용 치폭(45)에는 매개기어(44)가 맞물리는 동시에 제2-3기어용 치폭(46)에는 제1-1기어(31)가 맞물리게 하여, 기어열 구성을 보다 단순화시킬 수 있으면서도 동일한 토크 증배 효과를 얻을 수 있다.
여기서, 상기한 구성으로 이루어진 다상 토크컨버터를 포함하는 지게차 및 중장비용 동력전달장치에 대한 작동 흐름을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 엔진의 크랭크샤프트에 직결된 임펠러(12)가 회전하여 임펠러(12)의 블레이드(14)가 오일을 펌핑하면, 임펠러(12)에서 흘러나온 오일이 터빈(16)으로 들어가 터빈(16)에 회전력을 발생시키고, 연이어 오일이 고정형 리액터(20)로 들어가서 그 흐름 방향을 바꾼 다음 다시 임펠러(12)로 흘러가게 된다.
이에, 터빈(16)의 회전력과 임펠러(12)의 회전력 간의 차이가 발생하여 토크의 증대가 이루어지고, 결국 터빈(16)으로부터 변속기의 기어열로 동력이 전달된다.
즉, 터빈(16)으로부터 출력되는 동력이 제1출력축(22)으로 전달되면, 제1출력축(22)의 말단에 동축으로 연결된 제1-1기어(31)가 회전을 하고, 연이어 제1-1기어(31)와 첫번째 1단 클러치(52)를 매개로 동력 전달 가능하게 연결된 제1-2기어(32)가 회전을 하게 되며, 이와 동시에 제1-2기어(32)에 맞물린 제1-3기어(33)가 파이널기어(34)에 동력을 전달하여, 최종적으로 변속기의 최종출력축(56)에 동력이 인가된다.
이때, 위와 같이 고정형 리액터(20)의 반력 뿐만 아니라 터빈에 의해 구동되는 구동형 리액터(26)의 구동력이 변속기측의 제2기어열(40)에 동시에 전달되어, 토크 증배 효과를 얻어낼 수 있다.
보다 상세하게는, 구동형 리액터(26)의 출력이 제2일방향 클러치(24)를 매개로 연결된 제2출력축(28)으로 전달되면, 제2출력축(28)의 말단에 동축으로 연결된 제2-1기어(41)가 회전을 하고, 제2-1기어(41)에 맞물린 방향전환용 매개기어(44)의 방향 전환 작용과 더불어 매개기어(44)에 맞물린 제2-2기어(42)로 동력이 전달된다.
연이어, 상기 제2-2기어(42)의 회전 동력이 제2-2기어(42)와 동축으로 연결된 제2-3기어(43)로 전달되면, 제2-3기어(43)의 회전 동력이 제2-3기어(43)에 맞물린 상기한 제1기어열(30)의 제1-1기어(31)에 전달된다.
따라서, 상기와 같이 터빈으로부터 출력된 동력에 의하여 회전하던 제1-1기어(31)에 구동형 리액터(26)로부터 출력된 동력이 전달되어, 그 회전 토크가 배가되어지고, 배가된 회전 토크가 제1-2기어(32) 및 제1-3기어(33), 그리고 파이널기어(34)를 차례로 경유하여 최종적으로 변속기의 최종출력축(56)에 인가됨으로써, 기존 대비 변속기의 최종 출력축에 대한 토크를 최대 5배 이상의 높은 토크로 증배시킬 수 있게 된다.
본 발명에 따르면, 한 개의 고정형 리액터의 반력을 이용하여 증배된 엔진 토크를 터빈이 변속기 기어열에 전달하는 기존 구조에 비하여, 고정형 리액터의 반력 뿐만 아니라 터빈에 의해 구동되는 구동형 리액터의 구동력이 직접적으로 변속기측 기어열에 더 전달되는 구조를 채택함에 따라, 최대 5배 이상의 높은 토크 증배 효과를 얻을 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면 구동형 리액터에 의한 출력을 이용하여 최종 출력축에 대한 토크 증배 효과로서 최대 5배 이상의 높은 토크 증배 효과를 제공할 수 있으므로, 차량에서 요구하는 견인력을 만족하기 위한 엔진 토크가 작더라도, 요구 제원을 충족 시킬 수 있고, 엔진 배기량 축소에 따른 비용 절감 및 연비 저감을 기대할 수 있다.
[부호의 설명]
10 : 케이싱 12 : 임펠러
14 : 블레이드 16 : 터빈
18 : 제1일방향 클러치베어링 20 : 고정형 리액터
22 : 제1출력축 24 : 제2일방향 클러치
26 : 구동형 리액터 28 : 제2출력축
30 : 제1기어열 31 : 제1-1기어
32 : 제1-2기어 33 : 제1-3기어
34 : 파이널기어 40 : 제2기어열
41 : 제2-1기어 42 : 제2-2기어
43 : 제2-3기어 44 : 매개기어
45 : 제2-2기어용 치폭 46 : 제2-3기어용 치폭
52,54 : 1단 클러치 56 : 최종출력축
58 : 볼트

Claims (4)

  1. 터빈 설치를 위한 내부공간을 갖는 케이싱(10)과, 케이싱(10)과 서로 마주보며 상호 결합되는 임펠러(12)와, 케이싱(10)내에 임펠러(12)의 블레이드(14)와 대향되며 회전 가능하게 배열되는 터빈(16)을 포함하는 다상 토크컨버터를 포함하는 지게차 및 중장비용 동력전달장치에 있어서,
    상기 임펠러(12)측에 인접되면서 소정 위치에 고정되는 제1일방향 클러치베어링(18)에 의하여 회전 가능하게 배열되는 고정형 리액터(20)와;
    상기 터빈(16)측에 인접되면서 제2일방향 클러치(24)에 의하여 제2출력축(28)과 연결되는 구동형 리액터(26)와;
    상기 터빈(16)의 출력단과 연결되는 제1출력축(22)과;
    상기 제1출력축(22)의 말단에 연결되는 변속기의 제1기어열(30)과;
    상기 제2출력축(28)의 말단에 연결되어, 구동형 리액터(26)의 출력을 전달받아 제1기어열(30)에 토크를 배가되게 전달하는 제2기어열(40)과;
    제1 및 제2출력축(22,28)의 동력을 제1 및 제2기어열(30,40)을 통하여 최종출력축(56)에 전달하는 한 쌍의 1단 클러치(52,54)를 포함하여 구성되며;
    상기 제1기어열(30)은:
    제1출력축(22)에 연결되는 제1-1기어(31)와; 상기 제1-1기어(31)와 첫번째 1단 클러치(52)에 의하여 동력 전달 가능하게 연결되는 제1-2기어(32)와; 상기 제1-2기어(32)와 맞물리는 제1-3기어(33)와; 상기 제1-3기어(33)와 맞물려 최종출력축(56)에 동력을 전달하는 파이널기어(34)로 구성된 것을 특징으로 하는 다상 토크컨버터를 포함하는 지게차 및 중장비용 동력전달장치.
  2. 터빈 설치를 위한 내부공간을 갖는 케이싱(10)과, 케이싱(10)과 서로 마주보며 상호 결합되는 임펠러(12)와, 케이싱(10)내에 임펠러(12)의 블레이드(14)와 대향되며 회전 가능하게 배열되는 터빈(16)을 포함하는 다상 토크컨버터를 포함하는 지게차 및 중장비용 동력전달장치에 있어서,
    상기 임펠러(12)측에 인접되면서 소정 위치에 고정되는 제1일방향 클러치베어링(18)에 의하여 회전 가능하게 배열되는 고정형 리액터(20)와;
    상기 터빈(16)측에 인접되면서 제2일방향 클러치(24)에 의하여 제2출력축(28)과 연결되는 구동형 리액터(26)와;
    상기 터빈(16)의 출력단과 연결되는 제1출력축(22)과;
    상기 제1출력축(22)의 말단에 연결되는 변속기의 제1기어열(30)과;
    상기 제2출력축(28)의 말단에 연결되어, 구동형 리액터(26)의 출력을 전달받아 제1기어열(30)에 토크를 배가되게 전달하는 제2기어열(40)과;
    제1 및 제2출력축(22,28)의 동력을 제1 및 제2기어열(30,40)을 통하여 최종출력축(56)에 전달하는 한 쌍의 1단 클러치(52,54)를 포함하여 구성되며;
    상기 제2기어열(40)은:
    제2출력축(28)과 연결되는 제2-1기어(41)와; 상기 제2-1기어(41)와 맞물리는 방향전환용 매개기어(44)와; 상기 매개기어(44)와 맞물리는 제2-2기어(42)와; 상기 제2-2기어(42)와 동축으로 연결되고, 제1-3기어(33)와 두번째 1단 클러치(54)에 의하여 동력 전달 가능하게 연결되는 동시에 제1-1기어(31)와 맞물리는 제2-3기어(43)로 구성된 것을 특징으로 하는 다상 토크컨버터를 포함하는 지게차 및 중장비용 동력전달장치.
  3. 터빈 설치를 위한 내부공간을 갖는 케이싱(10)과, 케이싱(10)과 서로 마주보며 상호 결합되는 임펠러(12)와, 케이싱(10)내에 임펠러(12)의 블레이드(14)와 대향되며 회전 가능하게 배열되는 터빈(16)을 포함하는 다상 토크컨버터를 포함하는 지게차 및 중장비용 동력전달장치에 있어서,
    상기 임펠러(12)측에 인접되면서 소정 위치에 고정되는 제1일방향 클러치베어링(18)에 의하여 회전 가능하게 배열되는 고정형 리액터(20)와;
    상기 터빈(16)측에 인접되면서 제2일방향 클러치(24)에 의하여 제2출력축(28)과 연결되는 구동형 리액터(26)와;
    상기 터빈(16)의 출력단과 연결되는 제1출력축(22)과;
    상기 제1출력축(22)의 말단에 연결되는 변속기의 제1기어열(30)과;
    상기 제2출력축(28)의 말단에 연결되어, 구동형 리액터(26)의 출력을 전달받아 제1기어열(30)에 토크를 배가되게 전달하는 제2기어열(40)과;
    제1 및 제2출력축(22,28)의 동력을 제1 및 제2기어열(30,40)을 통하여 최종출력축(56)에 전달하는 한 쌍의 1단 클러치(52,54)를 포함하여 구성되며;
    상기 제2-2기어(42)와 제2-3기어(43)는 제2-2기어용 치폭(45)과 제2-3기어용 치폭(46)을 동시에 가지면서 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 다상 토크컨버터를 포함하는 지게차 및 중장비용 동력전달장치.
  4. 터빈 설치를 위한 내부공간을 갖는 케이싱(10)과, 케이싱(10)과 서로 마주보며 상호 결합되는 임펠러(12)와, 케이싱(10)내에 임펠러(12)의 블레이드(14)와 대향되며 회전 가능하게 배열되는 터빈(16)을 포함하는 다상 토크컨버터를 포함하는 지게차 및 중장비용 동력전달장치에 있어서,
    상기 임펠러(12)측에 인접되면서 소정 위치에 고정되는 제1일방향 클러치베어링(18)에 의하여 회전 가능하게 배열되는 고정형 리액터(20)와;
    상기 터빈(16)측에 인접되면서 제2일방향 클러치(24)에 의하여 제2출력축(28)과 연결되는 구동형 리액터(26)와;
    상기 터빈(16)의 출력단과 연결되는 제1출력축(22)과;
    상기 제1출력축(22)의 말단에 연결되는 변속기의 제1기어열(30)과;
    상기 제2출력축(28)의 말단에 연결되어, 구동형 리액터(26)의 출력을 전달받아 제1기어열(30)에 토크를 배가되게 전달하는 제2기어열(40)과;
    제1 및 제2출력축(22,28)의 동력을 제1 및 제2기어열(30,40)을 통하여 최종출력축(56)에 전달하는 한 쌍의 1단 클러치(52,54)를 포함하여 구성되며;
    토크컨버터의 토크 증배 비율을 조정시킬 수 있도록 상기 구동형 리액터(26)의 구동력을 전달하는 제2기어열(40)의 제2-1기어(41)와, 매개기어(44)와, 제2-2기어(42)는 기어비 조절 가능한 것으로 채택되는 것을 특징으로 하는 다상 토크컨버터를 포함하는 지게차 및 중장비용 동력전달장치.
PCT/KR2012/001574 2011-04-12 2012-03-02 다상 토크컨버터를 포함하는 지게차 및 중장비용 동력전달장치 WO2012141427A2 (ko)

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